DNA: Struktur, Arbeits- & Transportform

Das Wichtigste in Kürze

Die DNA (Desoxyribonukleinsäure) enthält den Bauplan jedes Lebewesens und ähnelt in ihrer Struktur einer Strickleiter. Sie besteht aus zwei Strängen, die komplementär zueinander sind und voneinander getrennt werden müssen, wenn die DNA verdoppelt werden soll. Die DNA liegt dicht verpackt im Zellkern vor.  Abhängig davon, ob die DNA für die Zellteilung oder für die Herstellung von Proteinen vorbereitet wird, unterscheidet sich der Grad ihrer Verdichtung. Auch die RNA (Ribonukleinsäure) enthält genetische Informationen, aber unterscheidet sich in ihrer Struktur, Zusammensetzung und Funktion von DNA.

Struktur der DNA

Die Struktur der DNA erinnert an eine Strickleiter, die sich windet. Ähnlich wie eine Leiter ist die DNA aus zwei Seitenteilen und Sprossen aufgebaut, weshalb auch von einem DNA-Doppelstrang gesprochen wird. Das Rückgrat der DNA, welches den Seitenteilen entspricht, besteht aus Phosphat und Zucker (Desoxyribose). Jedes Zuckerteilchen ist mit einer Base verknüpft. 

Basenverbindungen

Es gibt 4 solcher Basentypen: Adenin, Thymin, Cytosin und ​Guanin. Jeweils eine Base einer Seitenkette verbindet sich mit der passenden Base der gegenüberliegen Seitenkette. Die Basen können sich nicht wahllos miteinander paaren. 

• Ein Basenpaar besteht immer aus Adenin - Thymin und Cytosin - Guanin. 
• Die Basenpaare ergänzen sich jeweils ideal für eine stabile Verbindung des DNA-Doppelstrangs, sie sind komplementär. 
• Die Anordnung eines Zuckermoleküls, eines Phosphats und einer Base wird als Nucleotid bezeichnet.

Transport- und Arbeitsform der DNA

Die DNA wird zu Transportzwecken oder für die Vorbereitung der Proteinherstellung jeweils unterschiedlich dicht angeordnet.

Transportform der DNA

DNA wird um Proteine (Histone) gewickelt, wodurch sich ihre Länge verkürzt.  Die Einheiten, die aus dichten Spiralen von DNA und Histonen bestehen, werden als Chromosom bezeichnet. Chromosomen stellen die stabile Form für den Transport von DNA dar. Die Transportform stellt sicher, dass die DNA bei der Zellteilung sicher weitergegeben wird.

Info

Die ausgebreitete menschliche DNA in jeder Zelle ist etwa zwei Meter lang. Das bedeutet, dass die DNA in den Zellen unglaublich kompakt verpackt ist.

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Arbeitsform der DNA

Damit die Informationen zur Herstellung von Proteinen, die auf der DNA gespeichert sind, gelesen werden können, muss die kompakte Form der DNA aufgelöst werden. Soll ein bestimmtes Protein hergestellt werden, wird nur der Bereich, der für das Protein entscheidend ist, entspiralisiert. Das Entspiralisieren eines bestimmten DNA-Abschnitts wird als Arbeitsform beschrieben. 
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Verdopplung der DNA

Wenn sich eine Zelle zur Vermehrung teilt, muss die Verdopplung der DNA veranlasst werden, ohne dass wertvolle genetische Informationen verloren gehen. Die DNA-Verdopplung läuft so ab:

• Auflösung der Basenverbindungen der DNA-Doppelbindung durch Enzyme führt zu zwei DNA-Einzelsträngen.
• Frei stehende Basen der DNA-Einzelstränge werden durch komplementäre Basen von Nucleotiden ergänzt.
• Angelagerte Nucleotide werden miteinander verknüpft, sodass neues DNA-Rückgrat entsteht.
• Ergebnis: zwei DNA-Doppelstränge.
  

​​RNA

Für Viren stellt RNA die genetischen Informationen für ihren Bauplan zur Verfügung. Für Eukaryoten spielen RNA-Moleküle eine essenzielle Rolle in der Herstellung von Proteinen. 
​RNAs bestehen, ähnlich wie die DNA, aus einer Kette von Nukleotiden. In ihrer chemischen Zusammensetzung und Struktur unterscheiden sie sich jedoch in einigen Punkten von der DNA.

Unterschiede zwischen DNA und RNA